CN112399917B - Cfrp片材、使用cfrp片材的层叠体及cfrp片材的制造方法 - Google Patents

Cfrp片材、使用cfrp片材的层叠体及cfrp片材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拉伸强度等机械强度优异、而且可视面的设计性也优异的CFRP片材。在CFRP层(S)的表面层的外侧形成透明树脂层(C)从而构成CFRP片材，并且所述CFRP层(S)将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向排列的状态下由基体树脂(M)粘接而形成，所述多个UD片材片将连续纤维状的碳纤维(F)·(F)…以沿长度方向整齐排列的状态由基体树脂(M)粘接一体化而成，另一方面，所述CFRP层(S)的背面层或中间层的UD片材片(P)·(Q)…为矩形状，而表面层のUD片材片(P)·(P)…的平均厚度小于背面层或中间层的UD片材片(Q)，且构成为至少一部分包含变形为非矩形状的片材片。

Description

CFRP片材、使用CFRP片材的层叠体及CFRP片材的制造方法
技术领域
本发明涉及CFRP片材的改良，详细而言，涉及一种设计性优异的CFRP片材、使用该CFRP片材的层叠体以及所述CFRP片材的高效的制造方法。
背景技术
近年来，由强化纤维材料即碳纤维和基体树脂构成的碳纤维强化塑料(CFRP)由于其优异的功能性而被用于各种用途。另外，作为CFRP片材，广泛地已知使基体树脂含浸于将连续纤维状的碳纤维束沿上下方向取向的材料或将碳纤维束平织的材料而形成的片材。
然而，关于上述以往的CFRP片材，在通过热压加工将CFRP片材成型为任意的形状时，遍及片材整体而延长的连续纤维状的碳纤维束成为阻碍向压模的追随性的主要原因，导致赋型性的恶化，其结果，存在可进行成形的形状被限制的缺点。
因此，以往还开发出一种CFRP片材，其将由基体树脂将沿长度方向整齐排列的碳纤维束粘接一体化的UD片材裁切成细的长条状(短冊状)，将该裁切的长条状的UD片材片沿二维方向排列并通过热压一体化，由此设为片材状(例如，参照专利文献1)。
然而，上述以往的CFRP片材的外观仅是在表面排列有长条状(矩形状)的UD片材片，且一个个的UD片材片的形状没有大的差别，因此表面的外观容易变成单调的设计。因此，CFRP片材几乎不用于要求设计性的装饰片材等的用途。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－27956号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供拉伸强度等机械强度优异、而且可视面的设计性也优异的CFRP片材、使用该CFRP片材的层叠体、及所述CFRP片材的高效的制造方法。
用于解决课题的手段
以下，参照附图对本发明人为了解决上述课题而采用的手段进行说明。
即，本发明的特征在于：在CFRP层S的表面层的外侧形成透明树脂层C从而构成CFRP片材，并且所述CFRP层S将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向排列的状态下由基体树脂M粘接而形成，所述多个UD片材片将连续纤维状的碳纤维F·F…以沿长度方向整齐排列的状态由基体树脂M粘接一体化而成，另一方面，所述CFRP层S的背面层或中间层的UD片材片P·Q…为矩形状，而表面层的UD片材片P·P…的平均厚度小于背面层或中间层的UD片材片Q，且构成为至少一部分包含变形为非矩形状的片材片。
需要说明的是，在本说明书中，“非矩形状”是指UD片材片的宽度尺寸(与碳纤维的长度方向垂直的方向的尺寸)的最大值和最小值的差为宽度尺寸的最大值的10％以上的大小的形状，或UD片材片的长度尺寸(与碳纤维的长度方向平行的方向的尺寸)的最大值和最小值的差为长度尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
另外，本发明还能够构成为下述CFRP片材，在CFRP层S的表面层的外侧形成透明树脂层C而成的CFRP片材，其中，所述CFRP层S将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向并排的状态下由基体树脂M粘接而形成，所述多个UD片材片将连续纤维状的碳纤维F·F…以沿长度方向整齐排列的状态由基体树脂M粘接一体化而成，另一方面，在所述CFRP层S的表面层及背面层的UD片材片P·Q中包含变形为非矩形状的片材片。
另外，在本发明中，通过将所述CFRP层S的表面层中的变形为非矩形状的UD片材片P的比例设为30％以上(优选设为50％以上)，能够形成独特的外观设计性优异的CFRP片材。
另一方面，在本发明中，通过使所述CFRP层S的表面层中的每个UD片材片P的平均面积大于背面层或中间层的UD片材片Q的平均面积，能够增大表面层的UD片材片P的形状的变形，提高设计效果。
另外，在本发明中，通过使上述CFRP层S的表面层的UD片材片P中的并排的碳纤维彼此局部分离的解开部L的比例大于背面层或中间层的UD片材片Q，能够增大表面层的UD片材片P的形状的变形，提高设计效果。
另外，在本发明中，通过在所述CFRP层S的基体树脂中使用与透明树脂层C的热塑性树脂具有密合性的热塑性树脂，能够在透明树脂层C形成时容易解开表面层的UD片材片P。
另外，在本发明中，通过将上述CFRP片材层叠一体化于相同材料或不同材料的表面，能够构成独特的外观设计性优异的层叠体。
另外，在本发明中，作为所述CFRP片材的制造方法，能够采用如下方法：将沿二维方向排列的多个UD片材片和作为透明树脂层的材料的树脂膜辊轧成形而临时粘接、或者在沿二维方向排列的多个UD片材片上涂布作为透明树脂层的材料的熔融树脂并进行热压，从而制作CFRP层和透明树脂层成为一体的中间片材材料，之后对该中间片材材料进行进一步热压，从而使表面层的UD片材片变形。
另外，在所述制造方法中，优选的是，使对于中间片材材料的热压的加压力大于将UD片材片和树脂膜临时粘接时的辊轧成形的加压力或者对于涂布了熔融树脂的UD片材片的热压的加压力。
另一方面，在本发明中，还能够代替所述制造方法而采用如下方法：在CFRP片材的制造方法中，通过将连续纤维状的碳纤维和热塑性树脂辊轧成形而将碳纤维彼此粘接以制作UD片材，并且在透明树脂层的材料即树脂膜上沿二维方向配置将该UD片材裁切成矩形状而制作的UD片材片，或者通过在沿二维方向排列的多个UD片材片上涂布透明树脂层的材料即熔融树脂并进行加热压缩成形而使表面层的UD片材片变形。
另外，在所述制造方法中，优选的是，使对于树脂膜和UD片材片的加热压缩成形的加压力或者对于涂布了熔融树脂的UD片材片的加热压缩成形的加压力大于UD片材制作时的辊轧成形的加压力。
另外，在本发明中，在所述制造方法中，优选的是，为了提高表面的设计性而将树脂膜的单位面积重量设为相对于UD片材片整体的单位面积重量为5％以上的大小。
发明效果
在本发明中，将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向排列的状态下粘接而制作CFRP片材，并且在表面层包含变形为非矩形状的UD片材片而构成，由此，能够赋予片材表面独特的外观。
另外，在本发明中，因为使所述CFRP片材的背面层、中间层的厚度大于表面层的UD片材片，且由形状均匀的矩形状的UD片材片构成，所以无需担心CFRP片材的拉伸强度等会显著受损，能够兼顾设计性和机械强度。
因此，根据本发明，能够提供一种CFRP片材，其能够毫无问题地用作加强片材等，而且还能够适宜地用作要求设计性的表面片材等，因此，本发明的实用价值非常高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的CFRP片材的层叠结构的概略截面图。
图2是表示本发明的第一实施方式的CFRP层的结构的概略截面图及概略俯视图。
图3是表示本发明的第一实施方式的表面层的UD片材片和背面层或中间层的UD片材片的概略图。
图4是表示本发明的第二实施方式的CFRP层的结构的概略截面图及概略俯视图。
图5是表示本发明的效果的实际验证试验中的实施例的外观的照片。
图6是表示本发明的效果的实际验证试验中的比较例的外观的照片。
具体实施方式
第一实施方式
以下，基于图1～图3对本发明的第一实施方式进行说明。需要说明的是，在图中，由符号S指示的是片材主体，由符号M指示的是基体树脂。另外，由符号P指示的是表面层的UD片材片，由符号Q指示的是内侧层的UD片材片。另外，由符号F指示的是碳纤维。
“CFRP片材的结构”
[1]关于CFRP片材的基本结构
首先，在本实施方式中，如图1所示，在CFRP层S和成为其可视面侧的表面层的外侧形成透明树脂层C从而构成片材主体。另外，如图2(a)(b)(c)所示，CFRP层S将多个UD片材片P·Q以片材片彼此重合的方式沿二维方向排列，而且将使UD片材片P·Q的纤维方向随机地取向的(以UD片材片的纤维方向的朝向散乱的方式排列的)碳纤维材料通过基体树脂M粘接一体化而形成。
另外，在上述CFRP层S的UD片材片P·Q中使用如图3(a)(b)所示将连续纤维状的碳纤维F·F…在以沿长度方向整齐排列的状态下通过基体树脂M粘接一体化而成的片材。另外，对于成为CFRP层S的非可视面的背面层或中间层，排列图3(b)所示的矩形状的UD片材片Q·Q…而构成，另一方面，对于CFRP层S的表面层，排列平均厚度比图3(a)所示的背面层或中间层的UD片材片Q小的UD片材片P·P…而构成，至少在其一部分包含变形为非矩形状的片材片。
通过如上所述构成片材主体，能够通过背面层或中间层的厚度较大的UD片材片Q·Q…确保CFRP层S的机械强度，同时通过厚度较小且形状不均匀的表面层的UD片材片P·P…如图2(b)所示赋予片材主体独特的外观。另外，还能够通过形成于CFRP层S的表面层的外侧的透明树脂层C提高片材主体的表面的平滑性，另外，还能够赋予CFRP层S的保护效果、光学视觉效果。
[2]关于CFRP层的碳纤维材料
接下来，对上述片材主体的各构成要素进行说明。首先，关于构成上述CFRP层S的UD片材片P·Q的连续纤维状的碳纤维F，在本实施方式中，使用将单纤维束成股状的碳纤维束(纤维束)。另外，在本实施方式中，碳纤维F中使用PAN系碳纤维，但也能够使用沥青系碳纤维。需要说明的是，构成碳纤维束的单纤维的根数能够根据强度等任意变更。
[3]关于CFRP层的基体树脂
另外，关于上述CFRP层S的基体树脂M，在本实施方式中，使用聚酰胺系树脂(尼龙树脂)，但不限于此，也能够使用相对于碳纤维材料具有含浸性的其它热塑性树脂(丙烯酸系树脂或聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂、聚醚酰亚胺、氟系树脂、聚苯硫醚等)或热固化性树脂。
另外，在通过热压将CFRP层S环绕透明树脂层C一体化的情况下(详情稍后叙述)，通过在CFRP层S的基体树脂中使用与透明树脂层C的热塑性树脂具有密合性的热塑性树脂，能够在热压时容易解开表面层的UD片材片P。
[4]关于UD片材片的形状
[4-1]表面层的UD片材片的形状
另外，关于上述CFRP层S的表面层的UD片材片P，在本实施方式中，为了提高设计效果，将变形成非矩形状的UD片材片P的比例设为30％以上。需要说明的是，非矩形状的UD片材片P是指如图3(a)所示UD片材片的长度尺寸的最大值X1和最小值X2的差为最大值X1的10％以上的大小的UD片材片P，或宽度尺寸的最大值Y1和最小值Y2的差为最大值Y1的10％以上的UD片材片P。
另外，关于上述表面层的UD片材片P的厚度，在本实施方式中，将平均厚度设为背面层或中间层的UD片材片Q的平均厚度的一半左右，以使表面层的UD片材片P的形状的变形显著。另外，在本实施方式中，将UD片材片P的宽度尺寸的最大值Y1的平均值设为平均宽度，将该平均宽度设为背面层或中间层的UD片材片Q的平均宽度的1.5倍以上。另外，在本实施方式中，使上述表面层的每个UD片材片P的平均面积大于内侧层的UD片材片Q的平均面积。
另外，在本实施方式中，使表面层的UD片材片P的平均宽度大于背面层或中间层的UD片材片Q的平均宽度，以使上述表面层的UD片材片P的形状的变形显著。另外，以同样的目的，使表面层的UD片材片P的并排的碳纤维F彼此局部分离的解开部L的比例大于背面层或中间层的UD片材片Q。
[4-2]背面层或中间层的UD片材片的形状
另外，关于上述CFRP层S的背面层或中间层的UD片材片Q，在本实施方式中，使用宽度W5mm×长度L20mm的片材片，但考虑强度、赋型性，优选使用宽度为W2mm～20mm(优选为5mm～10mm)、长度为L5mm～70mm(优选为10mm～30mm)、宽度W和长度L的比率为1：1～1：6的矩形状的片材片。需要说明的是，在本说明书中，将沿着碳纤维F的长度方向的方向设为UD片材片P的长度方向，将与其垂直的方向设为宽度方向。另外，关于背面层或中间层的UD片材片Q的厚度，优选设为40μm～100μm的范围。
[4-3]UD片材片的重叠片数
另外，在本实施方式中，将在上述CFRP层S中层叠的UD片材片P·Q的厚度方向的平均片数设计为5.0片～8.0片的范围，能够根据片材主体的强度以任意的片数设计。另外，关于CFRP层S的厚度，优选在0.3mm～1.0mm的范围内设计，但也能够形成为比其厚的板状。
[5]关于CFRP层的表面层、背面层、中间层
另外，关于成为上述CFRP层S的可视面的表面层，在本实施方式中，仅形成于片材主体的一面，但也能够形成于片材主体的两面。在该情况下，不存在CFRP层S的背面层，仅由表面层和中间层构成。另外，在CFRP层S的厚度非常小的情况下，还可获得不存在中间层、仅由表面层和背面层构成的情形。
[6]关于透明树脂层
[6-1]透明树脂层的材料
另外，关于上述透明树脂层C的材料，在本实施方式中使用聚酰胺系树脂，但不限于此，也能够使用相对于碳纤维材料具有含浸性的其它热塑性树脂(丙烯酸系树脂、PET、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂、聚醚酰亚胺、氟系树脂、聚苯硫醚等)或热固化性树脂。另外，透明树脂层C不仅包括无色透明的树脂层，也包括带有些许颜色的半透明树脂层。
[6-2]透明树脂层的厚度
另外，关于透明树脂层C的厚度，在CFRP层S的厚度小的情况下，优选的是，将用作材料的树脂膜的单位面积重量设为相对于UD片材片整体的单位面积重量为5％以上(更优选为5～100％，进一步优选为10～50％)的大小。需要说明的是，在CFRP层S的厚度大的情况下(在形成为较厚的板状的情况下)，也能够使树脂膜的单位面积重量小于UD片材片整体的单位面积重量的5％。
“CFRP片材的制造方法(i)”
接下来，对上述CFRP片材的制造方法(i)进行说明。在本制法中，首先，裁切UD片材，制作均匀的矩形状的UD片材片，之后通过将沿二维方向排列的多个UD片材片和作为透明树脂层的材料的热塑性树脂膜辊轧成形从而将两者临时粘接，制作CFRP层和透明树脂层成为一体的中间片材材料。而且，对通过辊轧成形而制作的中间片材材料进行进一步热压而使表面层的UD片材片变形，之后进行冷压。
需要说明的是，关于上述表面层的UD片材片变形的原理，推测由于在熔融的透明树脂流动(变形)并进入CFRP层表面的微小的凹凸时，因加热而结合力减弱的UD片材片的碳纤维随之移动而产生。另外，在进行上述热压时碳纤维彼此的结合力减弱的UD片材片溃散从而碳纤维沿宽度方向移动，因而表面层的UD片材片的厚度小于背面层或中间层的UD片材片的厚度，且表面层的UD片材片的宽度尺寸大于背面层或中间层的UD片材片的宽度尺寸。
另外，在本制法中，通过使对于上述中间片材材料的热压的加压力大于将UD片材片和树脂膜临时粘接时的辊轧成形的加压力，能够提高透明树脂的流动性(变形性)，使表面层的UD片材片的形状显著歪曲。另外，通过提高对于中间片材材料的热压的加压力，能够在表面层的UD片材片上形成更多的解开部。
另外，在本制法中，如上所述在透明树脂层的材料中使用热塑性树脂膜，但也能够将粒状或短纤维状的热塑性树脂层叠而临时粘贴到UD片材片并对它们进行热压以形成透明树脂层来代替树脂膜，在该情况下，也与上述情况相同地能够使表面层的UD片材片变形。另外，优选的是，将上述树脂膜的单位面积重量设为相对于UD片材片整体的单位面积重量为5％以上(更优选为5～100％，进一步优选为10～50％)的大小。
另外，关于上述中间片材材料的制作方法，不一定必须使用树脂膜，也能够通过对沿二维方向排列的多个UD片材片涂布作为透明树脂层的材料的熔融树脂并进行热压来制作CFRP层和透明树脂层成为一体的中间片材材料。另外，在该情况下，优选的是，使对于中间片材材料的热压的加压力大于对于涂布了熔融树脂的UD片材片的热压的加压力。
“CFRP片材的制造方法(ii)”
接下来，对上述CFRP片材的制造方法(ii)进行说明。在本制法中，通过将连续纤维状的碳纤维和热塑性树脂辊轧成形而将碳纤维彼此粘接以制作UD片材，并且裁切该UD片材，制作均匀的矩形状的UD片材片。之后，通过在作为透明树脂层的材料的热塑性树脂膜上沿二维方向排列配置UD片材片，并对它们进行加热压缩成形(冲压成形等)而使表面层的UD片材片变形来制造片材主体。
另外，在本制法中，通过使对于上述树脂膜和UD片材片的加热压缩成形的加压力大于UD片材制作时的辊轧成形的加压力，提高透明树脂的流动性(变形性)，使表面层的UD片材片的形状显著歪曲。另外，通过提高对于树脂膜和UD片材片的加热压缩成形的加压力，能够在表面层的UD片材片上形成更多的解开部。
另外，在本制法中，也能够层叠粒状或短纤维状的热塑性树脂而形成透明树脂层来代替上述热塑性树脂膜，在该情况下，也与上述情况相同地能够使表面层的UD片材片变形。另外，上述树脂膜的单位面积重量相对于UD片材片整体的单位面积重量优选设为5％以上(更优选设为5～100％，进一步优选设为10～50％)的大小。
另外，关于上述加热压缩成形，不一定必须使用树脂膜，也能够对在排列成层状的多个UD片材片上涂布有作为透明树脂层的材料的熔融树脂的片材进行。
第二实施方式
[1]关于CFRP片材的基本结构
首先，在本实施方式中，如图4(a)(b)(c)所示，构成为减少UD片材片P·Q的重叠片数而形成薄的CFRP层S，并且在CFRP层S的表面层及背面层的UD片材片P·Q…双方包含变形为非矩形状的片材片。另外，在本实施方式中，使上述CFRP层S的表面层中的每个UD片材片P的平均面积大于背面层的UD片材片Q的平均面积。
另外，关于上述CFRP层S，厚度优选在0.1mm～0.2mm(UD片材片P·Q的平均重叠片数为2片～4片)的范围内，以使透明树脂进入到背面层。另外，优选的是，将上述CFRP层S的表面层的UD片材片P变形为非矩形状的UD片材片P的比例设为30％以上(优选50％以上)。
通过如上所述构成片材主体，能够赋予片材主体独特的外观。另外，能够通过形成于CFRP层S的表面层的外侧的透明树脂层C提高片材主体的表面的平滑性，还能够赋予CFRP层S保护效果或光学视觉效果。需要说明的是，其它结构及制造方法与第一实施方式相同。
第三实施方式
“使用CFRP片材的层叠体的结构”
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在本实施方式中，通过将第一实施方式的CFRP片材通过热压层叠一体化于塑料材料的表面而构成表面的设计性优异的层叠体(未图示)。另外，作为层叠CFRP片材的对象，不仅能够采用塑料材料，还能够采用相同的CFRP材料或金属等不同材料。
实施例
[效果的实际验证试验(i)]
接下来，对本发明的效果的实际验证试验(i)进行说明。在本试验中，制作多个透明树脂层的有无、表面层的UD片材片的非矩形状的比例及宽度尺寸不同的CFRP片材的样品，对这些各样品(下述的实施例1及比较例1～2)的外观进行评价。
“实施例1”
在本实施例中，在由第一实施方式的结构构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂及透明树脂层的热塑性树脂中分别使用聚酰胺系树脂(尼龙6)，通过制造方法(i)的方法进行样品的制作。另外，在本实施例中，将临时粘接时的辊轧成形的加压力(制造中间片材材料时的加压力)设为0.2～0.4MPa，将对于中间片材材料的热压的加压力(从中间片材材料制造片材主体时的加压力)设为3MPa。
而且，在目视确认上述CFRP层的表面层的一部分(10cm×10cm＝100cm2)时，表面层中的非矩形状的UD片材片的比例为100％，另外，UD片材片的宽度尺寸从成形前的状态扩大到1.5倍以上的大小的UD片材片的比例也是100％。其结果，成为图5所示的外观，能够制作具有独特外观的、设计性高的样品。
“比较例1”
在本实施例中，在由第一实施方式的结构构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂及透明树脂层的热塑性树脂中分别使用聚酰胺系树脂(尼龙6)，与实施例1相同地通过制造方法(i)的方法进行样品的制作。而且，在目视确认CFRP层的背面层的一部分(10cm×10cm＝100cm2)时，背面层中的非矩形状的UD片材片的比例停在24％，UD片材片的宽度尺寸扩大到1.5倍以上的大小的UD片材片的比例也停在18％。其结果，成为图6(a)所示的外观，不能充分提高样品的设计效果。
“比较例2”
在本实施例中，在仅由不具有透明树脂层的CFRP层构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂中使用聚酰胺系树脂(尼龙6)，对UD片材片进行热压加工而进行样品的制作。而且，在目视确认CFRP层的表面层的一部分(10cm×10cm＝100cm2)时，表面层中的非矩形状的UD片材片的比例为0％，UD片材片的宽度尺寸从成形前的状态扩大到1.5倍以上的大小的UD片材片的比例也是0％。其结果，成为图6(b)所示的外观，不能充分提高样品的设计效果。
＜试验结果＞
对上述实施例1及比较例1～2的试验结果进行总结，实施例1的样品能够充分提高设计性，与此相对，比较例1～2的样品不能充分提高设计性。以下示出对各样品的条件和试验结果进行总结的表。
[表1]
Figure BDA0002868042070000121
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[效果的实际验证试验(ii)]
接下来，对本发明的效果的实际验证试验(ii)进行说明。在本试验中，制作多个透明树脂层的材料、用作材料的UD片材片的宽度尺寸以及Vf值不同的CFRP片材的样品，并对这些各样品(下述的实施例1及比较例1～2)的外观进行评价。
“实施例1”
在本实施例中，在由第二实施方式的结构构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂及透明树脂层的热塑性树脂中分别使用聚酰胺系树脂(尼龙6)，通过制造方法(i)进行样品的制作。另外，在本实施例中，使用尺寸为宽度5mm×长度20mm×厚度0.043mm、Vf为53％的UD片材片作为材料。
另外，在本实施例中，在辊轧温度为270℃、辊轧加压力为0.5MPa的条件下将沿二维方向排列的上述UD片材片和作为透明树脂层的材料的热塑性树脂膜辊轧成形，制作单位面积重量为150g/m2、厚度为0.15mm、Vf为43.3％的中间片材材料。而且，在模具温度为270℃、加压力为3MPa、加压时间为0.5min的条件下对该中间片材材料进行热压后，在模具温度为30℃、加压力为5MPa、加压时间为3min的条件下进行冷压，制作尺寸为宽度381mm×长度277mm×厚度0.12mm、Vf为43.3％的片材主体。其结果，能够制作具有独特的外观的、设计性高的样品。
“实施例2”
在本实施例中，在由第二实施方式的结构构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂中使用聚苯硫醚(PPS)树脂，在透明树脂层的热塑性树脂中使用聚酰胺系树脂，通过制造方法(i)进行样品的制作。另外，在本实施例中，将尺寸为宽度5mm×长度20mm×厚度0.048mm、Vf为47％的UD片材片用作材料。
另外，在本实施例中，在辊轧温度为270℃、辊轧加压力为0.5MPa的条件下将沿二维方向排列的上述UD片材片和作为透明树脂层的材料的热塑性树脂膜辊轧成形，制作单位面积重量为150g/m2、厚度为0.15mm、Vf为35％的中间片材材料。而且，在模具温度为320℃、加压力为3MPa、加压时间为0.5min的条件下对该中间片材材料进行热压后，在模具温度为30℃、加压力为5MPa、加压时间为3min的条件下进行冷压，制作尺寸为宽度381mm×长度277mm×厚度0.12mm、Vf为35％的片材主体。其结果，能够制作具有独特的外观的、设计性高的样品。
“实施例3”
在本实施例中，在由第二实施方式的结构构成的CFRP片材中，在CFRP层的基体树脂中使用聚碳酸酯(PC)树脂，在透明树脂层的热塑性树脂中使用聚酰胺系树脂，通过制造方法(i)进行样品的制作。另外，在本实施例中，使用尺寸为宽度5mm×长度20mm×厚度0.048mm、Vf为47％的UD片材片作为材料。
另外，在本实施例中，在辊轧温度为270℃、辊轧加压力为0.5MPa的条件下将沿二维方向排列的上述UD片材片和作为透明树脂层的材料的热塑性树脂膜辊轧成形，制作单位面积重量为150g/m2、厚度为0.15mm、Vf为35％的中间片材材料。而且，在模具温度为300℃、加压力为3MPa、加压时间为0.5min的条件下对该中间片材材料进行热压后，在模具温度为30℃、加压力为5MPa、加压时间为3min的条件下进行冷压，制作尺寸为宽度381mm×长度277mm×厚度0.12mm、Vf为35％的片材主体。其结果，能够制作具有独特的外观的、设计性高的样品。
＜试验结果＞
对上述实施例2～4的试验结果进行总结，实施例1～3中的任一个样品都能够充分提高设计性。需要说明的是，以下示出对各样品的条件进行总结的表。
[表2]
Figure BDA0002868042070000141
[表3]
Figure BDA0002868042070000151
[表4]
Figure BDA0002868042070000152
附图标记说明
S CFRP层
M 透明树脂层
P 表面层的UD片材片
Q 背面层或中间层的UD片材片

Claims (12)

1.CFRP片材，在作为一层的CFRP层(S)的表面层的外侧形成包含热塑性树脂的透明树脂层(C)而成，其特征在于，
所述CFRP层(S)将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态下且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向排列的状态下由热塑性树脂的基体树脂(M)粘接而形成，所述多个UD片材片将连续纤维状的多个碳纤维(F)(F)…以沿长度方向整齐排列的状态由基体树脂(M)粘接一体化而成，
另一方面，所述CFRP层(S)中，以重合的方式沿二维方向排列的多个UD片材片中、作为所述透明树脂层侧的相反面的背面层的UD片材片(Q)(Q)…为矩形状，而表面层的UD片材片(P)(P)…与背面层的UD片材片(Q)相比平均厚度小，且变形为非矩形状的UD片材片以所述表面层的UD片材片整体的30％以上的比例出现，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
2.CFRP片材，在作为一个层的CFRP层(S)的表面层的外侧形成包含热塑性树脂的透明树脂层(C)而成，其特征在于，
所述CFRP层(S)将多个UD片材片在使各片材片的纤维方向随机地取向的状态且以各片材片彼此重合的方式沿二维方向排列的状态下由热塑性树脂的基体树脂(M)粘接而形成，所述多个UD片材片将连续纤维状的多个碳纤维(F)(F)…以沿长度方向整齐排列的状态由基体树脂(M)粘接一体化而成，
另一方面，所述CFRP层(S)中，以重合的方式沿二维方向排列的多个UD片材片中、所述表面层的UD片材片(P)(P)…及背面层的UD片材片(Q)(Q)…包含变形为非矩形状的UD片材片，
所述表面层的UD片材片所含的变形为非矩形状的UD片材片为所述表面层的UD片材片整体的30％以上的比例，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
3.根据权利要求1或2所述的CFRP片材，其特征在于，CFRP层(S)的表面层中的每个UD片材片(P)的平均面积大于背面层的UD片材片(Q)的平均面积。
4.根据权利要求1或2所述的CFRP片材，其特征在于，CFRP层(S)的表面层的UD片材片(P)中的并排的碳纤维彼此局部分离的解开部(L)的比例大于背面层的UD片材片(Q)。
5.使用CFRP片材的层叠体，其特征在于，将权利要求1或2所述的CFRP片材层叠一体化于相同材料或不同材料的表面。
6.CFRP片材的制造方法，其特征在于，在CFRP片材的制造方法中，将对连续纤维状的多个碳纤维以沿长度方向整齐排列的状态下由热塑性树脂的基体树脂粘接一体化而成的UD片材裁切成矩形状并沿二维方向排列的多个UD片材片和作为透明树脂层的材料的包含热塑性树脂的树脂膜辊轧成形而临时粘接、或者在沿二维方向排列的所述多个UD片材片上涂布作为透明树脂层的材料的熔融了的热塑性树脂并进行热压，从而制作CFRP层和透明树脂层成为一体的中间片材材料，之后对该中间片材材料进行进一步热压，从而使表面层的UD片材片整体的30％以上变形为非矩形状，使背面侧的UD片材片成为矩形状的UD片材片，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
7.CFRP片材的制造方法，其特征在于，在CFRP片材的制造方法中，将对连续纤维状的多个碳纤维以沿长度方向整齐排列的状态下由热塑性树脂的基体树脂粘接一体化而成的UD片材裁切成矩形状并沿二维方向排列的多个UD片材片和作为透明树脂层的材料的包含热塑性树脂的树脂膜辊轧成形而临时粘接、或者在沿二维方向排列的所述多个UD片材片上涂布作为透明树脂层的材料的熔融了的热塑性树脂并进行热压，从而制作CFRP层和透明树脂层成为一体的中间片材材料，之后对该中间片材材料进行进一步热压，从而使表面层的UD片材片整体的30％以上变形为非矩形状，使背面侧的UD片材片成为包含变形为所述非矩形状的UD片材片的UD片材片，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
8.根据权利要求6或7所述的CFRP片材的制造方法，其特征在于，使对于中间片材材料进行热压的加压力大于将UD片材片和树脂膜临时粘接时的辊轧成形的加压力或者对于涂布了熔融树脂的UD片材片进行热压的加压力。
9.根据权利要求6或7所述的CFRP片材的制造方法，其特征在于，树脂膜的单位面积重量相对于UD片材片整体的单位面积重量为5％以上的大小。
10.CFRP片材的制造方法，其特征在于，在CFRP片材的制造方法中，将沿长度方向整齐排列的连续纤维状的多个碳纤维和热塑性树脂辊轧成形从而将碳纤维彼此由包含所述热塑性树脂的基体树脂粘接一体化以制作UD片材，并且在作为透明树脂层的材料的包含热塑性树脂的树脂膜上沿二维方向配置将该UD片材裁切成矩形状而制作的UD片材片，或者在沿二维方向排列的所述多个UD片材片上涂布作为透明树脂层的材料的熔融了的热塑性树脂并进行加热压缩成形，从而使表面层的UD片材片整体的30％以上变形为非矩形状，使背面侧的UD片材片成为矩形状的UD片材片，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
11.CFRP片材的制造方法，其特征在于，在CFRP片材的制造方法中，将沿长度方向整齐排列的连续纤维状的多个碳纤维和热塑性树脂辊轧成形从而将碳纤维彼此由包含所述热塑性树脂的基体树脂粘接一体化以制作UD片材，并且在作为透明树脂层的材料的包含热塑性树脂的树脂膜上沿二维方向配置将该UD片材裁切成矩形状而制作的UD片材片，或者在沿二维方向排列的所述多个UD片材片上涂布作为透明树脂层的材料的熔融了的热塑性树脂并进行加热压缩成形，从而使表面层的UD片材片整体的30％以上变形为非矩形状，使背面侧的UD片材片成为包含变形为所述非矩形状的UD片材片的UD片材片，
所述非矩形状为碳纤维的长度方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述长度方向的尺寸的最大值的10％以上或者与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值和最小值的差为所述与碳纤维的长度方向相垂直的方向的尺寸的最大值的10％以上的大小的形状。
12.根据权利要10或11所述的CFRP片材的制造方法，其特征在于，树脂膜的单位面积重量相对于UD片材片整体的单位面积重量为5％以上的大小。
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